JP2010051940A - Method for printing multi-color and full color image on ceramic substrate - Google Patents

Method for printing multi-color and full color image on ceramic substrate Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for economically printing a high quality and high density image on a ceramic substrate by using a burnt pigment and an inkjet printer. <P>SOLUTION: A multi-color or full color image is printed by repeating printing cycle including three steps of a first step of coating the entire surface of a ceramic substrate with an alcohol-impenetrable water-soluble resin, a second step of printing a continuous adhesive image on the coated ceramic substrate by jetting an adhesive ink containing an alcohol as a solvent, and a third step of printing a burnt pigment image by depositing a burnt pigment on the adhesive image. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は陶磁器タイルなどのセラミック基材への印刷方法に関する。  The present invention relates to a method for printing on ceramic substrates such as ceramic tiles.

従来陶磁器への印刷は、水浸透性である基紙にデキストリンなどの水溶性樹脂をコーティングしてなる転写紙に、焼成顔料を含有するペースト状インクを用いて、1色ごとにスクリーン印刷を繰り返した後、樹脂によるカバーコーティングを行い、そのあと常法の水転写により印刷層をセラミック基材に転写する方法に依っている。即ち、水中に転写紙を浸し、表面の水溶性樹脂を溶かして、カバーコーティングによりフイルム形態を保持している印刷層のみを水中に浮遊させ、それをセラミック基材に受けて密着させる方法である。そのあとは乾燥させ焼成すればよい。この方法は製版印刷であるため各色毎に製版作業を必要とし、単品もしくは小ロット生産に対応することができない。またスクリーン印刷はスクリーンメッシュを使用するため、写真調の画像を忠実に再現することには限界がある。  Conventionally, printing on ceramics is performed by repeating screen printing for each color using paste-like ink containing a fired pigment on a transfer paper made by coating a water-permeable base paper with a water-soluble resin such as dextrin. After that, a cover coating with a resin is performed, and then the printing layer is transferred to the ceramic substrate by a conventional water transfer. That is, it is a method in which transfer paper is immersed in water, the water-soluble resin on the surface is melted, and only the print layer holding the film form is floated in water by the cover coating, and it is received and adhered to the ceramic substrate. . After that, it may be dried and fired. Since this method is plate-making printing, it requires plate-making work for each color and cannot cope with single-item or small-lot production. Moreover, since screen printing uses a screen mesh, there is a limit to faithfully reproducing a photographic image.

これを解決するため電子写真法の応用が試みられている。即ち、レーザープリンタのトナーに焼成顔料を含有させ、カラーコピーの操作で一発で前記転写紙に焼成顔料画像を印刷する方法である。この方法は解像度、諧調性に非常に優れるとともに簡便であるという利点はある。しかし、トナーに含有させることができる焼成顔料の比率に限界があり印刷濃度に限界があること、硬い鉱物である焼成顔料が有機の感光体を傷つけるので、早いタイミングで感光体を交換していく必要があること、トナーコストが非常に高価であること、印刷サイズが最高でもA3サイズに限られること、などの問題がある。また、色材が鉱物であるため透明性に欠けるので、通常の有機のトナーのように微妙な色重ねで多色を表現するという手法に限界があり、印刷の基本4色では赤やグリーンをビビッドに表現できない。このためには特色(その色を表現するために特別に鉱物を選択し調合したもの。)を使用せざるを得ないが、レーザープリンタではそのような対応は一切不可能である。  In order to solve this, application of electrophotography has been attempted. That is, the method includes a method of printing a fired pigment image on the transfer paper by a single color copy operation by including a fired pigment in a laser printer toner. This method has an advantage that it is very excellent in resolution and gradation and is simple. However, there is a limit to the ratio of the calcined pigment that can be contained in the toner, the printing density is limited, and the calcined pigment that is a hard mineral damages the organic photoconductor, so the photoconductor is replaced at an early timing. There are problems such as necessity, toner cost is very expensive, and printing size is limited to A3 size at the maximum. Also, since the coloring material is mineral, it lacks transparency, so there is a limit to the method of expressing multiple colors with subtle color overlays like ordinary organic toners, and the basic four colors of printing are red and green. It cannot be expressed vividly. For this purpose, a special color (a specially selected and mixed mineral is used to express the color) must be used, but such a response is not possible with a laser printer.

一方、微細化した焼成顔料を分散させたインクジェットインクをセラミック基材に噴射する方法も長年試みられている。これは一番簡便な方法であるが、鉱物である焼成顔料は一般に比重が5以上あり、ナノメーターレベルの粒子まで微細化しないと短時間で沈降してしまうという致命的困難がある。例え、膨大なコストをかけてナノメーターレベルが実現できたとしても、今度は微細化した粒子では濃度が出ないという問題が立ち塞がる。また、電子写真法と同様に特色対応ができないという弱点も抱えている。絵柄付きの陶磁器製品は一般にデザインの一部たりとも、パンチのある濃色や金が配置される場合が多く、それが実現できないため現行はタイルに大理石模様などをパステル調に印刷するという用途に一部利用されているに過ぎない。  On the other hand, a method of spraying an ink-jet ink in which finely baked pigment is dispersed on a ceramic substrate has been tried for many years. This is the simplest method, but a calcined pigment that is a mineral generally has a specific gravity of 5 or more, and there is a fatal difficulty that it will settle in a short time unless it is refined to nanometer level particles. For example, even if nanometer level can be realized at an enormous cost, the problem that concentration does not come out with fine particles will be stopped. It also has a weak point that it cannot handle spot colors as in the case of electrophotography. In general, ceramic products with a pattern often have dark colors or gold with punches, even if part of the design, and this is not possible, so it is currently used for printing marble patterns on tiles in pastel styles. It is only partially used.

もう一方、本発明者は同じくインクジェットプリンタを用いて、アルコールを溶媒とした接着性インクをセラミック基材に噴射して印刷部を持続的な接着性にし、その印刷部に焼成顔料を付着させるという「接着記録方法」(特開2005−161828)を開示している。この方法はアルコールを溶媒とすることにより、ヘッド周りやインク経路の接液部のプラスチック部品が強い溶剤に侵されることがないので、一般のインクジェットプリンタを使用することができる利点があるとともに、使用環境においても健康上の問題を惹起しない利点がある。この方法は焼成顔料を散布して清掃するという工程に手間を要するが、インクジェット特有の高解像度性、高諧調性をフルに活かしつつも、高濃度も自由に実現でき、かつ特色の焼成顔料も自由に利用することが可能で、多様なデザインに本格的に対応できるローコストな方法である。  On the other hand, the present inventor also uses an ink jet printer to spray an adhesive ink using alcohol as a solvent onto a ceramic substrate to make the printed part have continuous adhesiveness, and to attach a baked pigment to the printed part. “Adhesion recording method” (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-161828) is disclosed. Since this method uses alcohol as a solvent, the plastic parts around the head and the liquid contact part of the ink path are not affected by a strong solvent, so there is an advantage that a general ink jet printer can be used. There is also an advantage that does not cause health problems in the environment. This method requires labor in the process of spraying and cleaning the fired pigment, but it is possible to achieve high density freely while fully utilizing the high resolution and high gradation characteristic of ink jet, and special color fired pigments are also available. It is a low-cost method that can be used freely and can respond to various designs in earnest.

しかし、接着記録方法は或る1色の画像を印刷するということに限ったうえでの優秀性を誇示しているに過ぎない。故に、本発明の課題はこの方法を利用して、高画質な多色やフルカラーの画像を印刷する方法を提供することにある。  However, the adhesion recording method only shows off its excellence when it is limited to printing an image of a certain color. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for printing a high-quality multicolor or full-color image using this method.

本発明者は鋭意検討の結果、接着記録方法により或る1色の画像を印刷したあとの画像全面に、均一な薄いアルコール非浸透性の樹脂層を形成することにより、その上に後続して接着性インクの噴射をおこなったときにも、今回の色の画像を良好に重ね印刷できることを見出し、本発明に到達したものである。  As a result of intensive studies, the inventor formed a uniform thin alcohol-impermeable resin layer on the entire surface of the image after printing an image of a certain color by the adhesive recording method. The present inventors have found that the present color image can be satisfactorily overprinted even when the adhesive ink is ejected, and the present invention has been achieved.

接着記録方法はセラミックタイル表面のように、空隙のない緻密な平滑面に実施してこそ初めて高画質な画像を印刷できる。空隙がある凹凸面に噴射された接着性インクは空隙に吸収されてしまい、意図する接着性画像を正確に印刷することができない。また焼成顔料をその上に散布したとき、そのうちの微細粒子は空隙に入り込んでしまい、圧搾空気の噴射でも除去できず、薄い汚染として残ってしまう。或る1色の画像が印刷された表面は、まさにこのような空隙の多い凹凸のある表面となっている。このような空隙や凹凸は樹脂をコーティングすることにより、それらが埋められて緻密な表面に改善されるので、接着性インクが空隙に吸収される問題や微細粒子による汚染の問題は解決される。  Only when the adhesion recording method is carried out on a fine smooth surface without voids such as the surface of a ceramic tile, a high-quality image can be printed. Adhesive ink jetted onto a concavo-convex surface having a void is absorbed by the void, and an intended adhesive image cannot be printed accurately. Moreover, when a baked pigment is spread | dispersed on it, the fine particle of them will enter into a space | gap, and cannot be removed by injection of compressed air, but remains as thin contamination. The surface on which an image of a certain color is printed is such an uneven surface with many voids. By coating the resin with such voids and irregularities, they are filled and improved to a dense surface, so that the problem that the adhesive ink is absorbed into the voids and the problem of contamination by fine particles are solved.

一方、噴射された接着性インクは、一般に使用されることの多いラッカースプレー(樹脂成分はニトロセルロース)のような親和性のある樹脂層に対しては染み込んでいくという性質があり、印刷された接着性画像は経時的に接着性を喪失していくという問題を抱えている。このときコーティングする樹脂としてアルコールに対して非浸透性である樹脂が選択されていると、この問題は防止できる。アルコールは広範な樹脂に対して浸透性を有するが、一部の水溶性樹脂は非浸透性である。即ち、ポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系樹脂、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、デンプン、デキストリンなどの天然樹脂、アルギン酸ナトリウムなどである。これらの樹脂を単独もしくは混合した水溶液にしてスプレー塗装やスクリーン印刷で、1〜20ミクロン程度、好ましくは2〜10ミクロン程度の乾燥厚になるようにコーティングして樹脂層を形成すればよい。  On the other hand, the ejected adhesive ink has the property of being infiltrated into an affinity resin layer such as lacquer spray (resin component is nitrocellulose) which is often used and printed. The adhesive image has a problem that the adhesiveness is lost over time. If a resin that is impermeable to alcohol is selected as the resin to be coated at this time, this problem can be prevented. Alcohol is permeable to a wide range of resins, but some water-soluble resins are impermeable. That is, vinyl alcohol resins such as polyvinyl alcohol, cellulose derivatives such as methyl cellulose and carboxymethyl cellulose, natural resins such as starch and dextrin, sodium alginate and the like. A resin layer may be formed by coating an aqueous solution of these resins alone or in a mixture by spray coating or screen printing so as to have a dry thickness of about 1 to 20 microns, preferably about 2 to 10 microns.

接着性インクは溶媒としてアルコールを用い、かつ接着性付与のための溶質としてアルコール可溶の樹脂を用いたものである。一般に粘着剤の製造においては、樹脂溶解力の強いトルエンやMEKや酢酸エチルなどの溶剤を使用するので、ゴムや樹脂の選択範囲は大きいが、限られた少ない種類のなかであっても、相応しいアルコール可溶の樹脂の選択は可能である。具体的なインクの組成は、ヘッドの目詰まりを防止するため適度の吸湿性をもたせたアルコール溶媒に、アクリル系などのアルコール可溶のベース樹脂、および、必要に応じアルコール可溶の可塑剤および粘着付与剤を溶解させたものである。しかも持続的な接着性を維持させるため、高沸点のアルコールも少量含有させている。(引用文献に詳述)  The adhesive ink uses alcohol as a solvent, and uses an alcohol-soluble resin as a solute for imparting adhesiveness. In general, in the production of pressure-sensitive adhesives, solvents such as toluene, MEK, and ethyl acetate, which have strong resin dissolving power, are used, so the selection range of rubber and resin is large, but it is suitable even for a limited number of types. Selection of an alcohol-soluble resin is possible. The specific ink composition includes an alcohol solvent having an appropriate hygroscopic property to prevent clogging of the head, an alcohol-soluble base resin such as acrylic, and, if necessary, an alcohol-soluble plasticizer and A tackifier is dissolved. In addition, in order to maintain continuous adhesiveness, a small amount of high boiling alcohol is also contained. (Detailed in cited document)

本発明方法によるフルカラー画像の印刷は、1色毎の、「樹脂層形成、接着性インクの噴射、焼成顔料の散布・清掃」という印刷サイクルを4回繰り返すことにより実現される。具体的にはフルカラー画像をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックという印刷の4原色に色分解し、各色のグレースケール画像の印刷サイクルを、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順番で4回繰り返せばよい。もしこの画像に特色(例えば、金色)が加わるなら、そのデータに基づく5回目の印刷サイクルを実施すればよい。  Printing of a full color image by the method of the present invention is realized by repeating a printing cycle of “resin layer formation, adhesive ink jetting, firing pigment spraying / cleaning” four times for each color. Specifically, a full-color image is separated into four primary colors of cyan, magenta, yellow, and black, and a grayscale image printing cycle for each color is repeated four times in the order of cyan, magenta, yellow, and black, for example. Good. If a special color (for example, gold) is added to the image, a fifth printing cycle based on the data may be performed.

本発明によりインクジェットプリンタを使用して小ロット単位に、特色を含む多色画像やフルカラー画像を、高画質で低コストに、セラミック基材に印刷することが可能となった。  According to the present invention, it has become possible to print a multicolor image including a special color or a full color image on a ceramic substrate with high image quality and low cost in small lot units using an ink jet printer.

本発明での実施態様は無限に存在するが、ここではその典型的な態様の実施例のみを記す。ここでの各種調合の配合比率は固体の樹脂は比重1と仮定し、比率は容積%をあらわす。ベース樹脂としてはアルコール可溶のアクリル系樹脂「エルバサイト」(商標、DuPont社製)を、粘着付与剤としてはアルコール可溶のロジンエステルを、焼成顔料は独国デグサ社製の4色セット(平均粒径5ミクロン)を使用した。インクジェットプリンタはピエゾ方式のエプソンヘッドを搭載したフラットベッド型のGP−604(商標、ミマキエンジニアリング社製)を使用し、接着性インクは黒用ヘッドのみにセットした。  Although there are infinite embodiments in the present invention, only examples of typical embodiments will be described here. Here, the blending ratio of various preparations assumes that the specific gravity of solid resin is 1, and the ratio represents volume%. The base resin is an alcohol-soluble acrylic resin “Elvasite” (trademark, manufactured by DuPont), the tackifier is an alcohol-soluble rosin ester, and the calcined pigment is a four-color set (manufactured by Degussa, Germany) An average particle size of 5 microns) was used. The inkjet printer used was a flat bed type GP-604 (trademark, manufactured by Mimaki Engineering Co., Ltd.) equipped with a piezo Epson head, and the adhesive ink was set only on the black head.

まず、以下の組成の接着性インクを調製した。
エルバサイト 4%
ロジンエステル 3%
フタル酸ジメチル 3%
イソプロピルアルコール 40%
2−エトキシエタノール 50%
次に5%濃度のポリビニルアルコールの水溶液を調製し、30cm角の白色タイルにスプレー塗装にて乾燥厚5ミクロンの樹脂層を形成した。この上にフルカラー画像を色分解して作成したイエローのグレースケール画像を、接着性インクを使用して印刷した。この上にイエローの焼成顔料を全面に散布し、余剰粉を刷毛にて払い落としたあと圧搾空気の噴射で清掃した。同様の作業をシアン、マゼンタ、ブラックと順次実施した。この結果、白色タイルをバックに汚染のない高画質は焼成顔料のフルカラー画像が印刷された。このタイルを850℃で焼成したところ、亀裂やピンホールや剥れなどの欠陥は発生しなかった。
First, an adhesive ink having the following composition was prepared.
Elbasite 4%
Rosin ester 3%
Dimethyl phthalate 3%
Isopropyl alcohol 40%
2-Ethoxyethanol 50%
Next, a 5% concentration aqueous solution of polyvinyl alcohol was prepared, and a resin layer having a dry thickness of 5 microns was formed on a 30 cm square white tile by spray coating. A yellow grayscale image prepared by color-separating a full color image was printed thereon using an adhesive ink. A yellow calcined pigment was sprayed over the entire surface, and excess powder was removed with a brush, followed by cleaning with a jet of compressed air. The same operation was sequentially performed for cyan, magenta, and black. As a result, a full-color image of a fired pigment was printed with high quality and no contamination with a white tile back. When this tile was baked at 850 ° C., no defects such as cracks, pinholes and peeling occurred.

本発明により、大判タイルに対して多色もしくはフルカラーの画像を、非常な短納期、小ロット、かつ低コストに印刷することが可能となった。また高濃度色および特色の印刷を非常に低コストに行なえるので、大型の壁面や床面などの建築分野に、本格的なデザインを施すことが可能となった。  According to the present invention, it has become possible to print a multicolor or full color image on a large tile at a very short delivery time, in a small lot, and at a low cost. In addition, since high-density colors and special colors can be printed at a very low cost, full-scale designs can be applied to the construction field such as large walls and floors.

Claims (3)

セラミックス基材全面にアルコール非浸透性の樹脂をコーティングする第1工程と、インクジェットプリンタを用いてアルコールを溶媒とする接着性インクを噴射して接着性画像を印刷する第2工程と、該接着性画像に焼成顔料を付着させて焼成顔料画像を印刷する第3工程の、3工程よりなるサイクルを繰り返すこと、を特徴とする多色の焼成顔料画像の印刷方法。  A first step of coating the entire surface of the ceramic substrate with an alcohol-impermeable resin, a second step of printing an adhesive image using an ink jet printer with an alcohol-based solvent, and the adhesive property. A method for printing a multicolor fired pigment image, comprising repeating a cycle comprising three steps of a third step of printing a fired pigment image by attaching a fired pigment to an image. アルコール非浸透性の樹脂が水溶性樹脂であること、を特徴とする請求項1記載の多色の焼成顔料画像の印刷方法。  2. The method for printing a multicolored fired pigment image according to claim 1, wherein the alcohol-impermeable resin is a water-soluble resin. 水溶性樹脂がポリビニルアルコールなどのビニルアルコール系樹脂、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、デンプン、デキストリンなどの天然樹脂、またはアルギン酸ナトリウムであること、を特徴とする請求項2記載の焼成顔料画像の印刷方法。  The water-soluble resin is a vinyl alcohol resin such as polyvinyl alcohol, a cellulose derivative such as methyl cellulose or carboxymethyl cellulose, a natural resin such as starch or dextrin, or sodium alginate, or a calcined pigment image according to claim 2, Printing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015167902A (en) * 2014-03-06 2015-09-28 株式会社トクヤマ Manufacturing method of design sheet having pigment fastened onto inorganic solidification layer

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